碍子漏洩電流測定装置
【課題】
碍子を介して支持構造体に支持される電線から前記碍子を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる碍子漏洩電流測定装置を提供する。
【解決手段】
碍子１３を介して支持構造体１２に支持された電線１１から碍子１３を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置１０である。導電性を有する材料からなり、碍子１３を支持構造体１２に取り付けるべく該支持構造体と碍子１３との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材１６と、碍子１３から各支持部材１６を経て支持構造体１２に流れる漏洩電流を検出するために各支持部材１６のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段１９とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定する。さらに、誘導補正手段２３で電線１１からの電気的な誘導の影響を排除する。
碍子を介して支持構造体に支持される電線から前記碍子を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる碍子漏洩電流測定装置を提供する。
【解決手段】
碍子１３を介して支持構造体１２に支持された電線１１から碍子１３を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置１０である。導電性を有する材料からなり、碍子１３を支持構造体１２に取り付けるべく該支持構造体と碍子１３との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材１６と、碍子１３から各支持部材１６を経て支持構造体１２に流れる漏洩電流を検出するために各支持部材１６のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段１９とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定する。さらに、誘導補正手段２３で電線１１からの電気的な誘導の影響を排除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、碍子を介して鉄塔に支持され、発電所で発電された電力を送電する送電線から前記碍子を経て前記鉄塔に流れる漏洩電流を測定するのに好適な碍子漏洩電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所で発電された電力を変電所あるいは配電所に送るための送電線は、鉄塔に支持されている。前記送電線は、該送電線が前記鉄塔を経て接地される地絡事故を防止するために、絶縁のための碍子を介して前記鉄塔に取り付けられている。この碍子に大気中に浮遊する海塩粒子あるいは塵埃が付着し、この付着により該碍子の抵抗が低下し、該碍子による絶縁作用を得ることができなくなると、前記送電線が前記鉄塔を経て接地する地絡事故が発生してしまう。
【０００３】
この碍子の抵抗の低下による地絡事故の前兆として、該碍子の抵抗の低下により該碍子を経る小さな値の漏洩電流が前記送電線から前記鉄塔へと流れる。この漏洩電流が臨界値を超えたときに地絡事故に至る。この臨界値は、３００〜４００（ｍＡ）と考えられているので、それよりも小さな値の漏洩電流が流れたときに前記碍子を洗浄すれば地絡事故を防止することができる。そこで、前記碍子を前記鉄塔に取り付けるための接続金具を取り巻くように該接続金具に計器用変流器を取り付け、前記接続金具を経て前記碍子から前記鉄塔へと流れる漏洩電流を検出することが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１４０１９４号公報（第１−５頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記鉄塔に前記碍子を取り付ける支持部材として前記碍子毎に設けられた単一の前記接続金具は、前記碍子および前記送電線を支持することができる太さに設定されているので、前記接続金具を取り巻くことが可能な大きな径を有する前記計器用変流器を用いる必要がある。このため、径の大きさに応じて前記送電線からの電磁誘導および静電誘導により発生する誘導電流の大きさが大きくなる前記計器用変流器では、この誘導電流によるノイズ成分が大きくなってしまうことから、漏洩電流を正確に検出することが困難になる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、碍子を介して支持構造体に支持される電線から前記碍子を経る漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる碍子漏洩電流測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置は、碍子を介して支持構造体に支持された電線から前記碍子を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置であって、導電性を有する材料からなり、前記碍子を前記支持構造体に取り付けるべく該支持構造体と前記碍子との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材と、前記碍子から前記各支持部材を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を検出するために前記各支持部材のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記各電流感知手段は、前記支持部材を取り巻くように該支持部材に挿通される環状の芯部と、該芯部の横断面で見て該芯部を取り巻き且つ全体に前記支持部材を取り巻くように前記芯部に巻きつけられた銅線とを有するトロイダルコイルであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１または請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置において、さらに、前記電流感知手段の近傍位置に該各電流感知手段により検出された電流を交流から直流に変換する第一の変換器を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置において、さらに、前記電線からの電気的な誘導により前記各電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除するための誘導補正手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記誘導補正手段は、前記電線からの電気的な誘導を受ける誘導電流感知手段と、誘導により該誘導電流感知手段に生じる誘導電流を交流から直流に変換する第二の変換器と、前記電流感知手段に流れる誘導電流を相殺するために前記第二の変換器から出力された誘導電流の大きさを調整する調整器とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記支持構造体は、接地された鉄塔、鉄構あるいは電柱であることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置では、支持強度を確保すべく複数の並列的に配置された前記支持部材で前記碍子を前記支持構造体に取り付けることにより、従来のように単一の接続金具を用いることに比較して前記各支持部材の径をそれぞれ小さくすることができ、この小さな径の該各支持部材を取り巻くように前記電流感知手段が設けられているので、従来のように大きな径の計器用変流器を用いることに比較して、前記電線からの電気的な誘導により前記電流感知手段に流れる誘導電流の値を小さくすることができる。このため、前記碍子の支持強度を損なうことなく、前記電線から前記碍子を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を正確に測定することができる。
【００１３】
請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記電流感知手段として前記トロイダルコイルが用いられているので、前記芯部が前記支持部材を環状に取り巻くすなわち全周に渡って取り巻くように前記トロイダルコイルを配置することができ、漏洩電流をより正確に測定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記第一の変換器が前記電流感知手段により検出された交流の電流を該電流感知手段の近傍位置で実質的に誘導による影響を受けることのない直流の電流に変換するので、この電流値を測定する際の前記電線からの電気的な誘導による影響を最小限に抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記誘導補正手段による補正により、前記電流感知手段に流れる誘導電流の影響を受けることなく前記碍子を経る漏洩電流を測定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記誘導電流感知手段が受けた前記電線からの電気的な誘導に基づいて前記電流感知手段に流れる誘導電流を算出しているので、該電流感知手段が前記電線から受ける電気的な誘導の影響を適切に排除することができる。
【００１７】
請求項６に記載の碍子漏洩電流測定装置では、強固に前記電線を支持すべく高い導電性を有する前記鉄塔、前記鉄構あるいは前記電柱を用いても、地絡事故が生じる前に小さな値の漏洩電流を感知することができるので、地絡事故を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る碍子漏洩電流測定装置によれば、それぞれが互いに並列的に配置された前記複数の支持部材で前記碍子を前記支持構造体に取り付けることにより、従来のように単一の接続金具を用いることに比較して、支持強度を損なうことなく前記各支持部材の径をそれぞれ小さくすることができ、該各支持部材のそれぞれを取り巻くように前記電流感知手段が設けられているので、従来のように大きな径の計器用変流器を用いることに比較して、前記電線からの電気的な誘導の影響を低減することができる。このため、前記碍子の支持強度を損なうことなく、前記電線から前記碍子を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を正確に測定することができる。
【００１９】
特に、請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置によれば、前記誘導補正手段による補正により前記電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除することができるので、漏洩電流の測定精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を図１ないし図６に示した実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、碍子漏洩電流測定装置１０の適用例を概略的に示す。
【００２２】
碍子漏洩電流測定装置１０は、発電所（図示せず。）で発電された電力を変電所（図示せず。）あるいは配電所（図示せず。）へと送る送電線１１を支持する鉄塔１２に設けられている。従来良く知られているように、鉄塔１２は接地されており、該鉄塔を経て送電線１１が接地される地絡事故を防止するために、送電線１１は、絶縁のための碍子１３を介して鉄塔１２に懸垂支持されている。
【００２３】
碍子１３は、複数の円板状の磁器部材１４ａが一体になって形成され下端に送電線１１が取り付けられる碍子本体１４と、鉄塔１２に設けられた導電性を有する取付プレート１２ａに結合される支持碍子フランジ１５とを有する。支持碍子フランジ１５は、例えば、金属材料の鋳造により形成されており、図２に示すように、碍子本体１４に結合された截頭円錐体状の結合部分１５ａと、該結合部分の上方でそれに一致する軸線を有する円板状のフランジ部分１５ｂとを有する。フランジ部分１５ｂには、その軸線方向で見て互いに直角を為す直径方向に（図３参照。）位置する四つの貫通孔１５ｃが設けられている。支持碍子フランジ１５の上方に位置する鉄塔１２に固定された取付プレート１２ａには、各貫通孔１５ｃに適合する位置に貫通孔１２ｂが設けられており、鉄塔１２の取付プレート１２ａおよび支持碍子フランジ１５は、該支持碍子フランジのフランジ部分１５ｂの下面側からその各貫通孔１５ｃに挿通され、軸部１６ａが貫通孔１２ｂで取付プレート１２ａを貫通する金属製のボルト１６により結合される。
【００２４】
鉄塔１２の取付プレート１２ａと碍子１３の支持碍子フランジ１５との間には、各ボルト１６のそれぞれを取り巻く四つのトロイダルコイル１９と、該各トロイダルコイルの配置のために取付プレート１２ａおよび支持碍子フランジ１５の間隔を確保するスペーサ２０と、該スペーサおよび鉄塔１２の取付プレート１２ａを絶縁するためのゴム板２１が配置されている。
【００２５】
スペーサ２０は、金属材料により形成され、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂの上面に配置されており、円板形状を呈するスペーサ基部２０ａと、該スペーサ基部から立ち上がり長尺の直方体を呈する四つのスペーサ本体２０ｂとを有する。スペーサ基部２０ａは、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂを補強するために該フランジ部分と面で当接しており、各ボルト１６の貫通を許す貫通孔２０ｃを有する。各スペーサ本体２０ｂは、図３に示すように、その長尺方向がスペーサ基部２０ａの径方向に沿い、且つスペーサ基部２０ａの周方向で見て各貫通孔２０ｃと互いに等しい間隔で交互に並ぶように配置されており、各貫通孔２０ｃの近傍位置にスペーサ基部２０ａから各スペーサ本体２０ｂの高さに至る空間を形成する。
【００２６】
図２に示すように、スペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂの上面には、円板形状を呈し、各ボルト１６の貫通を許す貫通孔２１ａを有し、鉄塔１２の取付プレート１２ａに面当接するゴム板２１が配置されている。ゴム板２１は、絶縁性を有するゴム材料で形成されており、鉄塔１２の取付プレート１２ａとスペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂとを絶縁している。この絶縁を確実なものとするために、本実施例では、取付プレート１２ａとスペーサ２０のスペーサ本体２０ｂとが最も近くなる位置における該スペーサ本体の先端部から取付プレート１２ａに至る沿面距離（図２の矢印Ａ参照。）が１０（ｍｍ）以上に設定されている。
【００２７】
スペーサ２０のスペーサ基部２０ａの上面には、図２に示すように、各ボルト１６の挿通を許す環状の（図３参照。）四つのトロイダルコイル１９がスペーサ基部２０ａの貫通孔２０ｃに適合するように配置されている。各トロイダルコイル１９は、スペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂによりスペーサ基部２０ａおよびゴム板２１の間に形成された空間に配置されている。各トロイダルコイル１９は芯部１９ａを有する。芯部１９ａは、環状を呈し（図３参照。）、環状部分の横断面が矩形である。芯部１９ａには、図３に示すように、その環状部分の矩形断面を取り巻くように環状部分の周方向に沿う螺旋状に銅線１９ｂが巻き付けられている。各トロイダルコイル１９のそれぞれの銅線１９ｂは、それらの巻き付け方向が一致するように相互に直列に接続され、四つのトロイダルコイル１９は電気的に直列に接続されている。
【００２８】
支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂの下面側からその各貫通孔１５ｃに挿通された各ボルト１６は、その頭部１６ｂがフランジ部分１５ｂに当接し、軸部１６ａがフランジ部分１５ｂの各貫通孔１５ｃ、スペーサ２０の各貫通孔２０ｃ、各トロイダルコイル１９、ゴム板２１の各貫通孔２１ａおよび取付プレート１２ａの各貫通孔１２ｂを貫通する。各ボルト１６の軸部１６ａには、取付プレート１２ａ上方からワッシャ１７およびナット１８が挿通され、該各ナットが締め付けられることにより、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂと取付プレート１２ａとが結合され、碍子１３は、ゴム板２１により各ボルト１６を除く部分が電気的に絶縁された状態で該ボルトの締め付けにより鉄塔１２に取り付けられる。
【００２９】
各トロイダルコイル１９の環状の芯部１９ａにより取り巻かれた各ボルト１６に電流が流れ、その電流の向きあるいは大きさが変化すると、従来良く知られているように、各トロイダルコイル１９には、各ボルト１６に流れる電流により形成される磁束の変化に応じて起電力が生じる。この起電力により各トロイダルコイル１９の出力端子間には電位差が生じ、この電位差から電流を検出することで、各ボルト１６に流れる電流を検出することができる。
【００３０】
各トロイダルコイル１９に流れる電流は、図４に示すように、これを測定するための漏洩電流測定手段４０に出力される。漏洩電流測定手段４０は、整流器から成る第一の変換器２２と、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路が受ける送電線１１からの電気的な誘導の影響を排除するための誘導補正手段２３とを有する。
【００３１】
第一の変換器２２は、図１に示すように、各トロイダルコイル１９が取り付けられた碍子１３の近傍に位置するように鉄塔１２に取り付けられ、入力端に各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路の両端が接続されている。各トロイダルコイル１９に流れる交流の感知電流は、第一の変換器２２へと出力され、該第一の変換器により送電線１１からの電気的な誘導の影響を受けやすい交流から、電気的な誘導の影響を実質的に受けることのない直流に整流される。
【００３２】
第一の変換器２２の出力端は、誘導補正手段２３に接続されている。誘導補正手段２３は、鉄塔１２に取り付けられた誘導電流感知手段であるコイル２４と、該コイルの出力端に接続された誘導補正回路２５とを有する。本実施例では、コイル２４は、図４に示すように、鉄心に銅線が巻かれて構成されたソレノイドコイルである。誘導補正回路２５は、コイル２４の出力端が接続された第二の変換器２６と、該第二の変換器の出力端が接続された調整器２７と、該調整器の出力端および第一の変換器２２の出力端が接続された加算器２８とを有する。
【００３３】
第二の変換器２６は、整流器である。コイル２４に流れた誘導電流は、電気的な誘導の影響をなくすために第二の変換器２６により交流から直流に変換されて、調整器２７に出力される。
【００３４】
調整器２７の操作により、第二の変換器２６から出力された誘導電流は、その大きさが各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路に生じる誘導電流の大きさに等しくなるように調整され、この調整された誘導電流が調整器２７から加算器２８に出力される。なお、コイル２４により感知された送電線１１による誘導電流の大きさが、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路に生じる誘導電流の大きさに等しいときは、調整器２７をなくすこともできる。
【００３５】
加算器２８は、送電線１１からの電気的な誘導により各トロイダルコイル１９に流れる誘導電流を相殺するために、第一の変換器２２が出力する感知電流から調整器２７が出力する誘導電流を減算する。これにより、第一の変換器２２が出力した感知電流から各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じた誘導電流が排除され、碍子１３を経る漏洩電流に等しい検出電流が生成される。
【００３６】
加算器２８の出力端は、入力された信号を記録するための記録器２９に接続されており、加算器２８から出力された検出電流は、記録器２９により記録される。
【００３７】
誘導補正手段２３には、該誘導補正手段に電力を供給するためのソーラーパネル３０が接続されており、該ソーラーパネルから供給された光エネルギーが電源回路３１およびバッテリ３２を経て電気エネルギーに変換されて誘導補正手段２３に供給される。誘導補正手段２３を構成する誘導補正回路２５、記録器２９、電源回路３１およびバッテリ３２は、鉄塔１２に取り付けられたケース４１に収容されている。
【００３８】
本実施例の誘導補正手段２３に設けられたコイル２４は、図５の表に示すような特性を持っている。図５の表は、コイル２４の軸線方向に対して直交する方向に沿う電線に流れた電流値Ｉ（Ａ）と、この電線およびコイル２４の最短距離ｒ（ｍ）と、前記電線に流れた電流により該電線を取り巻くように生じた磁界の該電線からｒ（ｍ）離れた位置での強さＨ（Ａ/ｍ）と、この磁界によりコイル２４の両端に生じた電位差Ｅ（ｍＶ）との相関関係を示している。
【００３９】
なお、誘導電流感知手段としてのコイル２４は、送電線１１からの電気的な誘導を受けることにより誘導電流が流れるものであれば、例えば、各ボルト１６に取り付けられた各トロイダルコイル１９と同様のトロイダルコイルであってもよく、本実施例に限定されるものではない。また、誘導電流感知手段としてのコイル２４は、送電線１１の近傍位置に設けることが望ましい。この理由として次のことが考えられる。一般に鉄塔１２には、図１に二点鎖線で示すように、送電線１１と鉄塔１２と中心とした対称位置に送電線１１´が設けられている。送電線１１および送電線１１´には、同じ方向に等しい大きさの電力が同位相で送電されている。このため、送電線１１および送電線１１´の間では、各送電線から互いに異なる向きの磁界が発生しており、送電線１１からの誘導電流を正確に感知することが困難となる。特に、送電線１１および送電線１１´を結ぶ直線上の中間位置では、互いに等しい大きさの磁界が互いに相殺する向きに発生しており、コイル２４が送電線１１からの誘導電流を感知することができなくなる。
【００４０】
従来良く知られているように、碍子１３に大気中に浮遊する海塩粒子あるいは塵埃が付着して該碍子の抵抗が低下すると、該碍子を経て送電線１１から鉄塔１２に漏洩電流が流れる。この漏洩電流は、碍子１３の碍子本体１４の表面を伝い、金属製の支持碍子フランジ１５に至る。支持碍子フランジ１５に至った漏洩電流は、該支持碍子フランジに当接するスペーサ２０と鉄塔１２の取付プレート１２ａとがゴム板２１により絶縁されていることから、支持碍子フランジ１５に当接する四つの並列的に配置された金属製のボルト１６の全てを通り、鉄塔１２に設けられた取付プレート１２ａに至る。各ボルト１６にはそれぞれトロイダルコイル１９が挿通されており、該各トロイダルコイルの直列接続により形成された回路の両端が漏洩電流測定手段４０の入力端に接続されているので、四つのボルト１６のそれぞれに流れる電流の合計である碍子１３を経る漏洩電流は、確実に漏洩電流測定手段４０により測定される。さらに、漏洩電流測定手段４０は、第一の変換器２２および誘導補正手段２３が四つのトロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路から出力された感知電流から送電線１１からの電気的な誘導による影響を排除した検出電流を生成し、その検出電流を記録器２９が測定する。
【００４１】
よって、碍子漏洩電流測定装置１０は、碍子１３を経て送電線１１から鉄塔１２に流れる小さな値の漏洩電流を正確に測定することができる。実際に本実施例の碍子漏洩電流測定装置１０を鉄塔１２に取り付けて測定したところ、図６にグラフで示す測定結果を得ることが出来た。ここで、図６のグラフの縦軸は、記録器２９により２秒毎に記録された漏洩電流の内、１０分毎に区切られた範囲内における最大値を示す漏洩電流（ｍＡ）であり、グラフの横軸は、時間（ｈ）である。図６のグラフに実線で示す特性線は、碍子１３に取り付けられた各トロイダルコイル１９より検出された漏洩電流の変化を示し、図６のグラフに破線で示す特性線は、碍子１３とは異なる位置に配置された碍子１３´（図１参照。）に取り付けられた各トロイダルコイル１９´より検出された漏洩電流の変化を示す。これにより、碍子漏洩電流測定装置１０は、漏洩電流が３００〜４００（ｍＡ）を超えたときに発生する地絡事故の前兆である小さな値の漏洩電流を確実に測定できることが実証されている。
【００４２】
なお、本実施例では、漏洩電流の値が、５、１０、３０（ｍＡ）をそれぞれ超えたとき、各段階に応じた警報信号を送信するように設定している。これにより、碍子１３の抵抗の低下による地絡事故が発生する前に、碍子１３の抵抗の低下を知らせることができ、地絡事故を防止することができる。
【００４３】
本実施例の碍子漏洩電流測定装置１０では、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける支持部材として並列的に配置された四つのボルト１６を用いられているので、碍子１３を鉄塔１２に取り付けるための従来の単一の接続金具に比較して、碍子１３の支持強度を損なうことなくボルト１６のそれぞれの径を小さくすることができる。
【００４４】
また、碍子漏洩電流測定装置１０では、各ボルト１６の径が従来の単一の接続金具の径に比較して小さいことから、従来の接続金具を取り巻く計器用変流器に比較して小さな電流感知手段を用いることができるので、送電線１１からの電磁誘導および静電誘導により電流感知手段に流れ、ノイズ成分となる誘導電流を小さくすることができる。
【００４５】
碍子漏洩電流測定装置１０では、各ボルト１６に取り付けられた電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられているので、各ボルト１６に流れる漏洩電流により該ボルトの軸線を取り巻くように生じる環状の磁界に沿うように環状のコイルが配置されることとなるので、各ボルト１６に流れる小さな値の漏洩電流を正確に感知し、測定することができる。
【００４６】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０では、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流が該各トロイダルコイルの近傍位置で第一の変換器２２により交流から直流に変換されるので、漏洩電流を記録するために各トロイダルコイル１９から記録器２９に至る電路において、送電線１１からの電気的な誘導の影響を受けることを防止することができる。
【００４７】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０では、誘導補正手段２３により各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じた誘導電流が排除されているので、小さな値の漏洩電流を正確に感知し、測定することができる。
【００４８】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０の誘導補正手段２３では、送電線１１からの電気的な誘導によりコイル２４に流れる誘導電流を調整することにより算出された電流を用いて、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じる誘導電流を相殺しているので、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流から送電線１１からの電気的な誘導の影響を高い精度で排除することができる。
【００４９】
したがって、本発明にかかる碍子漏洩電流測定装置１０によれば、碍子１３を介して鉄塔１２に支持される送電線１１から碍子１３を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる。
【００５０】
なお、上記した実施例では、碍子漏洩電流測定装置１０を電線としての送電線１１を支持する支持構造体である鉄塔１２に適用した例を示したが、碍子を介して支持構造体に支持される電線であれば適用することができ、例えば、支持構造体は鉄鋼または電柱であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５１】
上記した実施例では、碍子漏洩電流測定装置１０は、送電線１１と鉄塔１２とを絶縁する碍子１３に適用されていたが、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、ジャンパ線５０のための支持碍子５１に適用することができる。図７の例では、送電線５２は、本線５３とジャンパ線５０とを有する。本線５３は、一対の耐張装置５４を介して複数の鉄塔１２´（図７には１塔のみを示す）の間に張設されている。ジャンパ線５０は、各本線５３を鉄塔１２´の近傍位置で連絡している。支持碍子５１は、ジャンパ線５０と鉄塔１２´との絶縁間隔を保つために設けられている。他の構成は図１の実施例と同様であり、同じ番号を付している。この適用例においても実施例と同様に、支持碍子５１を介して鉄塔１２´に支持される送電線１１から支持碍子５１を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる。
【００５２】
上記した実施例では、第一の変換器２２として、交流を直流に整流する整流器が用いられていたが、各トロイダルコイル１９から記録器２９に至る電路において送電線１１からの電気的な誘導の影響を実質的に無くすことができるものであれば、例えば、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流から数値を抽出してデジタル化し、デジタル信号を送信するものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５３】
上記した実施例では、碍子１３を支持構造体である鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材として四つのボルト１６が用いられていたが、導電性を有する材料から形成され、互いに並列的に配置されることにより適切な碍子１３の支持強度を有するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５４】
上記した実施例では、電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられていたが、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材に流れる漏洩電流を感知するために、該複数の支持部材をそれぞれ取り巻いて配置されるものであれば良く、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、電流検知手段として、ソレノイドコイルのようなコイルを用いることができ、また、その他の電流検出手段を用いることができる。電流検知手段としてコイルを用いると漏洩電流を正確に測定することができる碍子漏洩電流測定装置１０を安価に構成することができる。
【００５５】
上記した実施例では、電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられていたが、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材に流れる漏洩電流を感知するために、該複数の支持部材をそれぞれ取り巻いて配置されるものであれば良く、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５６】
上記した実施例では、スペーサ２０は金属材料により形成されていたが、各トロイダルコイル１９を配置するための空間を確保することができる強度を有するものであれば良く、金属材料に限定されるものではない。また、ゴム板２１は、スペーサ２０と鉄塔１２の取付プレート１２ａとを絶縁するものであるので、スペーサ２０が非導電材料により構成された場合にはなくすことができる。
【００５７】
上記した実施例では、スペーサ２０およびゴム板２１が設けられていたが、碍子１３が複数の支持部材により鉄塔１２に取り付けられ、電流感知手段が前記各支持部材を取り巻いて配置されていれば、碍子１３を経る漏洩電流を電流感知手段により検出することができるので、スペーサ２０およびゴム板２１をなくすことができる。しかしながら、上記した実施例のように碍子漏洩電流測定装置１０を構成する場合には、碍子１３の支持碍子フランジ１５と鉄塔１２の取付プレート１２ａとを適切な結合強度を得るために、各トロイダルコイル１９を保護すべく碍子１３の支持碍子フランジ１５と鉄塔１２の取付プレート１２ａとの間隔を確保するスペーサ２０と、該スペーサと取付プレート１２ａとを絶縁するゴム板２１とを設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る碍子漏洩電流測定装置１０が適用された鉄塔１２を示す概略図である。
【図２】碍子１３およびその近傍を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】図２に記載されたＩ−Ｉ線により得られた断面で示した各トロイダルコイル１９と、第一の変換器２２との電気的な接続を示す模式図である。
【図４】碍子漏洩電流測定装置１０を示す模式図である。
【図５】コイル２４の特性を示すデータである。
【図６】碍子漏洩電流測定装置１０により測定された漏洩電流を表すグラフである。
【図７】本発明に係る碍子漏洩電流測定装置１０の他の適用例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 碍子漏洩電流測定装置
１１ （電線としての）送電線
１２、１２´ （支持構造体としての）鉄塔
１３、１３´ 碍子
１６ （複数の支持部材としての）各ボルト
１９、１９´ （電流感知手段としての）トロイダルコイル
１９ａ 芯部
１９ｂ 銅線
２２ 第一の変換器
２３ 誘導補正手段
２４ （誘導電流感知手段としての）コイル
２６ 第二の変換器
２７ 調整器
５０ （電線としての）ジャンパ線
５１ 支持碍子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、碍子を介して鉄塔に支持され、発電所で発電された電力を送電する送電線から前記碍子を経て前記鉄塔に流れる漏洩電流を測定するのに好適な碍子漏洩電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所で発電された電力を変電所あるいは配電所に送るための送電線は、鉄塔に支持されている。前記送電線は、該送電線が前記鉄塔を経て接地される地絡事故を防止するために、絶縁のための碍子を介して前記鉄塔に取り付けられている。この碍子に大気中に浮遊する海塩粒子あるいは塵埃が付着し、この付着により該碍子の抵抗が低下し、該碍子による絶縁作用を得ることができなくなると、前記送電線が前記鉄塔を経て接地する地絡事故が発生してしまう。
【０００３】
この碍子の抵抗の低下による地絡事故の前兆として、該碍子の抵抗の低下により該碍子を経る小さな値の漏洩電流が前記送電線から前記鉄塔へと流れる。この漏洩電流が臨界値を超えたときに地絡事故に至る。この臨界値は、３００〜４００（ｍＡ）と考えられているので、それよりも小さな値の漏洩電流が流れたときに前記碍子を洗浄すれば地絡事故を防止することができる。そこで、前記碍子を前記鉄塔に取り付けるための接続金具を取り巻くように該接続金具に計器用変流器を取り付け、前記接続金具を経て前記碍子から前記鉄塔へと流れる漏洩電流を検出することが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１４０１９４号公報（第１−５頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記鉄塔に前記碍子を取り付ける支持部材として前記碍子毎に設けられた単一の前記接続金具は、前記碍子および前記送電線を支持することができる太さに設定されているので、前記接続金具を取り巻くことが可能な大きな径を有する前記計器用変流器を用いる必要がある。このため、径の大きさに応じて前記送電線からの電磁誘導および静電誘導により発生する誘導電流の大きさが大きくなる前記計器用変流器では、この誘導電流によるノイズ成分が大きくなってしまうことから、漏洩電流を正確に検出することが困難になる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、碍子を介して支持構造体に支持される電線から前記碍子を経る漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる碍子漏洩電流測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置は、碍子を介して支持構造体に支持された電線から前記碍子を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置であって、導電性を有する材料からなり、前記碍子を前記支持構造体に取り付けるべく該支持構造体と前記碍子との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材と、前記碍子から前記各支持部材を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を検出するために前記各支持部材のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記各電流感知手段は、前記支持部材を取り巻くように該支持部材に挿通される環状の芯部と、該芯部の横断面で見て該芯部を取り巻き且つ全体に前記支持部材を取り巻くように前記芯部に巻きつけられた銅線とを有するトロイダルコイルであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１または請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置において、さらに、前記電流感知手段の近傍位置に該各電流感知手段により検出された電流を交流から直流に変換する第一の変換器を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置において、さらに、前記電線からの電気的な誘導により前記各電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除するための誘導補正手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記誘導補正手段は、前記電線からの電気的な誘導を受ける誘導電流感知手段と、誘導により該誘導電流感知手段に生じる誘導電流を交流から直流に変換する第二の変換器と、前記電流感知手段に流れる誘導電流を相殺するために前記第二の変換器から出力された誘導電流の大きさを調整する調整器とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の碍子漏洩電流測定装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置において、前記支持構造体は、接地された鉄塔、鉄構あるいは電柱であることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の碍子漏洩電流測定装置では、支持強度を確保すべく複数の並列的に配置された前記支持部材で前記碍子を前記支持構造体に取り付けることにより、従来のように単一の接続金具を用いることに比較して前記各支持部材の径をそれぞれ小さくすることができ、この小さな径の該各支持部材を取り巻くように前記電流感知手段が設けられているので、従来のように大きな径の計器用変流器を用いることに比較して、前記電線からの電気的な誘導により前記電流感知手段に流れる誘導電流の値を小さくすることができる。このため、前記碍子の支持強度を損なうことなく、前記電線から前記碍子を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を正確に測定することができる。
【００１３】
請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記電流感知手段として前記トロイダルコイルが用いられているので、前記芯部が前記支持部材を環状に取り巻くすなわち全周に渡って取り巻くように前記トロイダルコイルを配置することができ、漏洩電流をより正確に測定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記第一の変換器が前記電流感知手段により検出された交流の電流を該電流感知手段の近傍位置で実質的に誘導による影響を受けることのない直流の電流に変換するので、この電流値を測定する際の前記電線からの電気的な誘導による影響を最小限に抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記誘導補正手段による補正により、前記電流感知手段に流れる誘導電流の影響を受けることなく前記碍子を経る漏洩電流を測定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の碍子漏洩電流測定装置では、前記誘導電流感知手段が受けた前記電線からの電気的な誘導に基づいて前記電流感知手段に流れる誘導電流を算出しているので、該電流感知手段が前記電線から受ける電気的な誘導の影響を適切に排除することができる。
【００１７】
請求項６に記載の碍子漏洩電流測定装置では、強固に前記電線を支持すべく高い導電性を有する前記鉄塔、前記鉄構あるいは前記電柱を用いても、地絡事故が生じる前に小さな値の漏洩電流を感知することができるので、地絡事故を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る碍子漏洩電流測定装置によれば、それぞれが互いに並列的に配置された前記複数の支持部材で前記碍子を前記支持構造体に取り付けることにより、従来のように単一の接続金具を用いることに比較して、支持強度を損なうことなく前記各支持部材の径をそれぞれ小さくすることができ、該各支持部材のそれぞれを取り巻くように前記電流感知手段が設けられているので、従来のように大きな径の計器用変流器を用いることに比較して、前記電線からの電気的な誘導の影響を低減することができる。このため、前記碍子の支持強度を損なうことなく、前記電線から前記碍子を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を正確に測定することができる。
【００１９】
特に、請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置によれば、前記誘導補正手段による補正により前記電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除することができるので、漏洩電流の測定精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を図１ないし図６に示した実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、碍子漏洩電流測定装置１０の適用例を概略的に示す。
【００２２】
碍子漏洩電流測定装置１０は、発電所（図示せず。）で発電された電力を変電所（図示せず。）あるいは配電所（図示せず。）へと送る送電線１１を支持する鉄塔１２に設けられている。従来良く知られているように、鉄塔１２は接地されており、該鉄塔を経て送電線１１が接地される地絡事故を防止するために、送電線１１は、絶縁のための碍子１３を介して鉄塔１２に懸垂支持されている。
【００２３】
碍子１３は、複数の円板状の磁器部材１４ａが一体になって形成され下端に送電線１１が取り付けられる碍子本体１４と、鉄塔１２に設けられた導電性を有する取付プレート１２ａに結合される支持碍子フランジ１５とを有する。支持碍子フランジ１５は、例えば、金属材料の鋳造により形成されており、図２に示すように、碍子本体１４に結合された截頭円錐体状の結合部分１５ａと、該結合部分の上方でそれに一致する軸線を有する円板状のフランジ部分１５ｂとを有する。フランジ部分１５ｂには、その軸線方向で見て互いに直角を為す直径方向に（図３参照。）位置する四つの貫通孔１５ｃが設けられている。支持碍子フランジ１５の上方に位置する鉄塔１２に固定された取付プレート１２ａには、各貫通孔１５ｃに適合する位置に貫通孔１２ｂが設けられており、鉄塔１２の取付プレート１２ａおよび支持碍子フランジ１５は、該支持碍子フランジのフランジ部分１５ｂの下面側からその各貫通孔１５ｃに挿通され、軸部１６ａが貫通孔１２ｂで取付プレート１２ａを貫通する金属製のボルト１６により結合される。
【００２４】
鉄塔１２の取付プレート１２ａと碍子１３の支持碍子フランジ１５との間には、各ボルト１６のそれぞれを取り巻く四つのトロイダルコイル１９と、該各トロイダルコイルの配置のために取付プレート１２ａおよび支持碍子フランジ１５の間隔を確保するスペーサ２０と、該スペーサおよび鉄塔１２の取付プレート１２ａを絶縁するためのゴム板２１が配置されている。
【００２５】
スペーサ２０は、金属材料により形成され、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂの上面に配置されており、円板形状を呈するスペーサ基部２０ａと、該スペーサ基部から立ち上がり長尺の直方体を呈する四つのスペーサ本体２０ｂとを有する。スペーサ基部２０ａは、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂを補強するために該フランジ部分と面で当接しており、各ボルト１６の貫通を許す貫通孔２０ｃを有する。各スペーサ本体２０ｂは、図３に示すように、その長尺方向がスペーサ基部２０ａの径方向に沿い、且つスペーサ基部２０ａの周方向で見て各貫通孔２０ｃと互いに等しい間隔で交互に並ぶように配置されており、各貫通孔２０ｃの近傍位置にスペーサ基部２０ａから各スペーサ本体２０ｂの高さに至る空間を形成する。
【００２６】
図２に示すように、スペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂの上面には、円板形状を呈し、各ボルト１６の貫通を許す貫通孔２１ａを有し、鉄塔１２の取付プレート１２ａに面当接するゴム板２１が配置されている。ゴム板２１は、絶縁性を有するゴム材料で形成されており、鉄塔１２の取付プレート１２ａとスペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂとを絶縁している。この絶縁を確実なものとするために、本実施例では、取付プレート１２ａとスペーサ２０のスペーサ本体２０ｂとが最も近くなる位置における該スペーサ本体の先端部から取付プレート１２ａに至る沿面距離（図２の矢印Ａ参照。）が１０（ｍｍ）以上に設定されている。
【００２７】
スペーサ２０のスペーサ基部２０ａの上面には、図２に示すように、各ボルト１６の挿通を許す環状の（図３参照。）四つのトロイダルコイル１９がスペーサ基部２０ａの貫通孔２０ｃに適合するように配置されている。各トロイダルコイル１９は、スペーサ２０の各スペーサ本体２０ｂによりスペーサ基部２０ａおよびゴム板２１の間に形成された空間に配置されている。各トロイダルコイル１９は芯部１９ａを有する。芯部１９ａは、環状を呈し（図３参照。）、環状部分の横断面が矩形である。芯部１９ａには、図３に示すように、その環状部分の矩形断面を取り巻くように環状部分の周方向に沿う螺旋状に銅線１９ｂが巻き付けられている。各トロイダルコイル１９のそれぞれの銅線１９ｂは、それらの巻き付け方向が一致するように相互に直列に接続され、四つのトロイダルコイル１９は電気的に直列に接続されている。
【００２８】
支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂの下面側からその各貫通孔１５ｃに挿通された各ボルト１６は、その頭部１６ｂがフランジ部分１５ｂに当接し、軸部１６ａがフランジ部分１５ｂの各貫通孔１５ｃ、スペーサ２０の各貫通孔２０ｃ、各トロイダルコイル１９、ゴム板２１の各貫通孔２１ａおよび取付プレート１２ａの各貫通孔１２ｂを貫通する。各ボルト１６の軸部１６ａには、取付プレート１２ａ上方からワッシャ１７およびナット１８が挿通され、該各ナットが締め付けられることにより、支持碍子フランジ１５のフランジ部分１５ｂと取付プレート１２ａとが結合され、碍子１３は、ゴム板２１により各ボルト１６を除く部分が電気的に絶縁された状態で該ボルトの締め付けにより鉄塔１２に取り付けられる。
【００２９】
各トロイダルコイル１９の環状の芯部１９ａにより取り巻かれた各ボルト１６に電流が流れ、その電流の向きあるいは大きさが変化すると、従来良く知られているように、各トロイダルコイル１９には、各ボルト１６に流れる電流により形成される磁束の変化に応じて起電力が生じる。この起電力により各トロイダルコイル１９の出力端子間には電位差が生じ、この電位差から電流を検出することで、各ボルト１６に流れる電流を検出することができる。
【００３０】
各トロイダルコイル１９に流れる電流は、図４に示すように、これを測定するための漏洩電流測定手段４０に出力される。漏洩電流測定手段４０は、整流器から成る第一の変換器２２と、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路が受ける送電線１１からの電気的な誘導の影響を排除するための誘導補正手段２３とを有する。
【００３１】
第一の変換器２２は、図１に示すように、各トロイダルコイル１９が取り付けられた碍子１３の近傍に位置するように鉄塔１２に取り付けられ、入力端に各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路の両端が接続されている。各トロイダルコイル１９に流れる交流の感知電流は、第一の変換器２２へと出力され、該第一の変換器により送電線１１からの電気的な誘導の影響を受けやすい交流から、電気的な誘導の影響を実質的に受けることのない直流に整流される。
【００３２】
第一の変換器２２の出力端は、誘導補正手段２３に接続されている。誘導補正手段２３は、鉄塔１２に取り付けられた誘導電流感知手段であるコイル２４と、該コイルの出力端に接続された誘導補正回路２５とを有する。本実施例では、コイル２４は、図４に示すように、鉄心に銅線が巻かれて構成されたソレノイドコイルである。誘導補正回路２５は、コイル２４の出力端が接続された第二の変換器２６と、該第二の変換器の出力端が接続された調整器２７と、該調整器の出力端および第一の変換器２２の出力端が接続された加算器２８とを有する。
【００３３】
第二の変換器２６は、整流器である。コイル２４に流れた誘導電流は、電気的な誘導の影響をなくすために第二の変換器２６により交流から直流に変換されて、調整器２７に出力される。
【００３４】
調整器２７の操作により、第二の変換器２６から出力された誘導電流は、その大きさが各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路に生じる誘導電流の大きさに等しくなるように調整され、この調整された誘導電流が調整器２７から加算器２８に出力される。なお、コイル２４により感知された送電線１１による誘導電流の大きさが、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路に生じる誘導電流の大きさに等しいときは、調整器２７をなくすこともできる。
【００３５】
加算器２８は、送電線１１からの電気的な誘導により各トロイダルコイル１９に流れる誘導電流を相殺するために、第一の変換器２２が出力する感知電流から調整器２７が出力する誘導電流を減算する。これにより、第一の変換器２２が出力した感知電流から各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じた誘導電流が排除され、碍子１３を経る漏洩電流に等しい検出電流が生成される。
【００３６】
加算器２８の出力端は、入力された信号を記録するための記録器２９に接続されており、加算器２８から出力された検出電流は、記録器２９により記録される。
【００３７】
誘導補正手段２３には、該誘導補正手段に電力を供給するためのソーラーパネル３０が接続されており、該ソーラーパネルから供給された光エネルギーが電源回路３１およびバッテリ３２を経て電気エネルギーに変換されて誘導補正手段２３に供給される。誘導補正手段２３を構成する誘導補正回路２５、記録器２９、電源回路３１およびバッテリ３２は、鉄塔１２に取り付けられたケース４１に収容されている。
【００３８】
本実施例の誘導補正手段２３に設けられたコイル２４は、図５の表に示すような特性を持っている。図５の表は、コイル２４の軸線方向に対して直交する方向に沿う電線に流れた電流値Ｉ（Ａ）と、この電線およびコイル２４の最短距離ｒ（ｍ）と、前記電線に流れた電流により該電線を取り巻くように生じた磁界の該電線からｒ（ｍ）離れた位置での強さＨ（Ａ/ｍ）と、この磁界によりコイル２４の両端に生じた電位差Ｅ（ｍＶ）との相関関係を示している。
【００３９】
なお、誘導電流感知手段としてのコイル２４は、送電線１１からの電気的な誘導を受けることにより誘導電流が流れるものであれば、例えば、各ボルト１６に取り付けられた各トロイダルコイル１９と同様のトロイダルコイルであってもよく、本実施例に限定されるものではない。また、誘導電流感知手段としてのコイル２４は、送電線１１の近傍位置に設けることが望ましい。この理由として次のことが考えられる。一般に鉄塔１２には、図１に二点鎖線で示すように、送電線１１と鉄塔１２と中心とした対称位置に送電線１１´が設けられている。送電線１１および送電線１１´には、同じ方向に等しい大きさの電力が同位相で送電されている。このため、送電線１１および送電線１１´の間では、各送電線から互いに異なる向きの磁界が発生しており、送電線１１からの誘導電流を正確に感知することが困難となる。特に、送電線１１および送電線１１´を結ぶ直線上の中間位置では、互いに等しい大きさの磁界が互いに相殺する向きに発生しており、コイル２４が送電線１１からの誘導電流を感知することができなくなる。
【００４０】
従来良く知られているように、碍子１３に大気中に浮遊する海塩粒子あるいは塵埃が付着して該碍子の抵抗が低下すると、該碍子を経て送電線１１から鉄塔１２に漏洩電流が流れる。この漏洩電流は、碍子１３の碍子本体１４の表面を伝い、金属製の支持碍子フランジ１５に至る。支持碍子フランジ１５に至った漏洩電流は、該支持碍子フランジに当接するスペーサ２０と鉄塔１２の取付プレート１２ａとがゴム板２１により絶縁されていることから、支持碍子フランジ１５に当接する四つの並列的に配置された金属製のボルト１６の全てを通り、鉄塔１２に設けられた取付プレート１２ａに至る。各ボルト１６にはそれぞれトロイダルコイル１９が挿通されており、該各トロイダルコイルの直列接続により形成された回路の両端が漏洩電流測定手段４０の入力端に接続されているので、四つのボルト１６のそれぞれに流れる電流の合計である碍子１３を経る漏洩電流は、確実に漏洩電流測定手段４０により測定される。さらに、漏洩電流測定手段４０は、第一の変換器２２および誘導補正手段２３が四つのトロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路から出力された感知電流から送電線１１からの電気的な誘導による影響を排除した検出電流を生成し、その検出電流を記録器２９が測定する。
【００４１】
よって、碍子漏洩電流測定装置１０は、碍子１３を経て送電線１１から鉄塔１２に流れる小さな値の漏洩電流を正確に測定することができる。実際に本実施例の碍子漏洩電流測定装置１０を鉄塔１２に取り付けて測定したところ、図６にグラフで示す測定結果を得ることが出来た。ここで、図６のグラフの縦軸は、記録器２９により２秒毎に記録された漏洩電流の内、１０分毎に区切られた範囲内における最大値を示す漏洩電流（ｍＡ）であり、グラフの横軸は、時間（ｈ）である。図６のグラフに実線で示す特性線は、碍子１３に取り付けられた各トロイダルコイル１９より検出された漏洩電流の変化を示し、図６のグラフに破線で示す特性線は、碍子１３とは異なる位置に配置された碍子１３´（図１参照。）に取り付けられた各トロイダルコイル１９´より検出された漏洩電流の変化を示す。これにより、碍子漏洩電流測定装置１０は、漏洩電流が３００〜４００（ｍＡ）を超えたときに発生する地絡事故の前兆である小さな値の漏洩電流を確実に測定できることが実証されている。
【００４２】
なお、本実施例では、漏洩電流の値が、５、１０、３０（ｍＡ）をそれぞれ超えたとき、各段階に応じた警報信号を送信するように設定している。これにより、碍子１３の抵抗の低下による地絡事故が発生する前に、碍子１３の抵抗の低下を知らせることができ、地絡事故を防止することができる。
【００４３】
本実施例の碍子漏洩電流測定装置１０では、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける支持部材として並列的に配置された四つのボルト１６を用いられているので、碍子１３を鉄塔１２に取り付けるための従来の単一の接続金具に比較して、碍子１３の支持強度を損なうことなくボルト１６のそれぞれの径を小さくすることができる。
【００４４】
また、碍子漏洩電流測定装置１０では、各ボルト１６の径が従来の単一の接続金具の径に比較して小さいことから、従来の接続金具を取り巻く計器用変流器に比較して小さな電流感知手段を用いることができるので、送電線１１からの電磁誘導および静電誘導により電流感知手段に流れ、ノイズ成分となる誘導電流を小さくすることができる。
【００４５】
碍子漏洩電流測定装置１０では、各ボルト１６に取り付けられた電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられているので、各ボルト１６に流れる漏洩電流により該ボルトの軸線を取り巻くように生じる環状の磁界に沿うように環状のコイルが配置されることとなるので、各ボルト１６に流れる小さな値の漏洩電流を正確に感知し、測定することができる。
【００４６】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０では、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流が該各トロイダルコイルの近傍位置で第一の変換器２２により交流から直流に変換されるので、漏洩電流を記録するために各トロイダルコイル１９から記録器２９に至る電路において、送電線１１からの電気的な誘導の影響を受けることを防止することができる。
【００４７】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０では、誘導補正手段２３により各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じた誘導電流が排除されているので、小さな値の漏洩電流を正確に感知し、測定することができる。
【００４８】
さらに、碍子漏洩電流測定装置１０の誘導補正手段２３では、送電線１１からの電気的な誘導によりコイル２４に流れる誘導電流を調整することにより算出された電流を用いて、各トロイダルコイル１９の直列接続により形成された回路で生じる誘導電流を相殺しているので、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流から送電線１１からの電気的な誘導の影響を高い精度で排除することができる。
【００４９】
したがって、本発明にかかる碍子漏洩電流測定装置１０によれば、碍子１３を介して鉄塔１２に支持される送電線１１から碍子１３を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる。
【００５０】
なお、上記した実施例では、碍子漏洩電流測定装置１０を電線としての送電線１１を支持する支持構造体である鉄塔１２に適用した例を示したが、碍子を介して支持構造体に支持される電線であれば適用することができ、例えば、支持構造体は鉄鋼または電柱であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５１】
上記した実施例では、碍子漏洩電流測定装置１０は、送電線１１と鉄塔１２とを絶縁する碍子１３に適用されていたが、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、ジャンパ線５０のための支持碍子５１に適用することができる。図７の例では、送電線５２は、本線５３とジャンパ線５０とを有する。本線５３は、一対の耐張装置５４を介して複数の鉄塔１２´（図７には１塔のみを示す）の間に張設されている。ジャンパ線５０は、各本線５３を鉄塔１２´の近傍位置で連絡している。支持碍子５１は、ジャンパ線５０と鉄塔１２´との絶縁間隔を保つために設けられている。他の構成は図１の実施例と同様であり、同じ番号を付している。この適用例においても実施例と同様に、支持碍子５１を介して鉄塔１２´に支持される送電線１１から支持碍子５１を経る小さな値の漏洩電流を該碍子の支持強度を損なうことなく正確に測定できる。
【００５２】
上記した実施例では、第一の変換器２２として、交流を直流に整流する整流器が用いられていたが、各トロイダルコイル１９から記録器２９に至る電路において送電線１１からの電気的な誘導の影響を実質的に無くすことができるものであれば、例えば、各トロイダルコイル１９により感知された感知電流から数値を抽出してデジタル化し、デジタル信号を送信するものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５３】
上記した実施例では、碍子１３を支持構造体である鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材として四つのボルト１６が用いられていたが、導電性を有する材料から形成され、互いに並列的に配置されることにより適切な碍子１３の支持強度を有するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５４】
上記した実施例では、電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられていたが、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材に流れる漏洩電流を感知するために、該複数の支持部材をそれぞれ取り巻いて配置されるものであれば良く、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、電流検知手段として、ソレノイドコイルのようなコイルを用いることができ、また、その他の電流検出手段を用いることができる。電流検知手段としてコイルを用いると漏洩電流を正確に測定することができる碍子漏洩電流測定装置１０を安価に構成することができる。
【００５５】
上記した実施例では、電流感知手段としてトロイダルコイル１９が用いられていたが、碍子１３を鉄塔１２に取り付ける複数の支持部材に流れる漏洩電流を感知するために、該複数の支持部材をそれぞれ取り巻いて配置されるものであれば良く、上記した実施例に限定されるものではない。
【００５６】
上記した実施例では、スペーサ２０は金属材料により形成されていたが、各トロイダルコイル１９を配置するための空間を確保することができる強度を有するものであれば良く、金属材料に限定されるものではない。また、ゴム板２１は、スペーサ２０と鉄塔１２の取付プレート１２ａとを絶縁するものであるので、スペーサ２０が非導電材料により構成された場合にはなくすことができる。
【００５７】
上記した実施例では、スペーサ２０およびゴム板２１が設けられていたが、碍子１３が複数の支持部材により鉄塔１２に取り付けられ、電流感知手段が前記各支持部材を取り巻いて配置されていれば、碍子１３を経る漏洩電流を電流感知手段により検出することができるので、スペーサ２０およびゴム板２１をなくすことができる。しかしながら、上記した実施例のように碍子漏洩電流測定装置１０を構成する場合には、碍子１３の支持碍子フランジ１５と鉄塔１２の取付プレート１２ａとを適切な結合強度を得るために、各トロイダルコイル１９を保護すべく碍子１３の支持碍子フランジ１５と鉄塔１２の取付プレート１２ａとの間隔を確保するスペーサ２０と、該スペーサと取付プレート１２ａとを絶縁するゴム板２１とを設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る碍子漏洩電流測定装置１０が適用された鉄塔１２を示す概略図である。
【図２】碍子１３およびその近傍を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】図２に記載されたＩ−Ｉ線により得られた断面で示した各トロイダルコイル１９と、第一の変換器２２との電気的な接続を示す模式図である。
【図４】碍子漏洩電流測定装置１０を示す模式図である。
【図５】コイル２４の特性を示すデータである。
【図６】碍子漏洩電流測定装置１０により測定された漏洩電流を表すグラフである。
【図７】本発明に係る碍子漏洩電流測定装置１０の他の適用例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 碍子漏洩電流測定装置
１１ （電線としての）送電線
１２、１２´ （支持構造体としての）鉄塔
１３、１３´ 碍子
１６ （複数の支持部材としての）各ボルト
１９、１９´ （電流感知手段としての）トロイダルコイル
１９ａ 芯部
１９ｂ 銅線
２２ 第一の変換器
２３ 誘導補正手段
２４ （誘導電流感知手段としての）コイル
２６ 第二の変換器
２７ 調整器
５０ （電線としての）ジャンパ線
５１ 支持碍子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
碍子を介して支持構造体に支持された電線から前記碍子を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置であって、
導電性を有する材料からなり、前記碍子を前記支持構造体に取り付けるべく該支持構造体と前記碍子との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材と、前記碍子から前記各支持部材を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を検出するために前記各支持部材のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定することを特徴とする碍子漏洩電流測定装置。
【請求項２】
前記各電流感知手段は、前記支持部材を取り巻くように該支持部材に挿通される環状の芯部と、該芯部の横断面で見て該芯部を取り巻き且つ全体に前記支持部材を取り巻くように前記芯部に巻きつけられた銅線とを有するトロイダルコイルであることを特徴とする請求項1に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項３】
さらに、前記電流感知手段の近傍位置に該各電流感知手段により検出された電流を交流から直流に変換する第一の変換器を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項４】
さらに、前記電線からの電気的な誘導により前記各電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除するための誘導補正手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項５】
前記誘導補正手段は、前記電線からの電気的な誘導を受ける誘導電流感知手段と、誘導により該誘導電流感知手段に生じる誘導電流を交流から直流に変換する第二の変換器と、前記電流感知手段に流れる誘導電流を相殺するために前記第二の変換器から出力された誘導電流の大きさを調整する調整器とを有することを特徴とする請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項６】
前記支持構造体は、接地された鉄塔、鉄構あるいは電柱であることを特徴とする請求項1ないし請求項５のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項１】
碍子を介して支持構造体に支持された電線から前記碍子を経る漏洩電流を測定する碍子漏洩電流測定装置であって、
導電性を有する材料からなり、前記碍子を前記支持構造体に取り付けるべく該支持構造体と前記碍子との間にそれぞれが互いに並列的に配置される複数の支持部材と、前記碍子から前記各支持部材を経て前記支持構造体に流れる漏洩電流を検出するために前記各支持部材のそれぞれを取り巻いて配置され相互に直列に接続された電流感知手段とを備え、該電流感知手段に流れる電流を測定することを特徴とする碍子漏洩電流測定装置。
【請求項２】
前記各電流感知手段は、前記支持部材を取り巻くように該支持部材に挿通される環状の芯部と、該芯部の横断面で見て該芯部を取り巻き且つ全体に前記支持部材を取り巻くように前記芯部に巻きつけられた銅線とを有するトロイダルコイルであることを特徴とする請求項1に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項３】
さらに、前記電流感知手段の近傍位置に該各電流感知手段により検出された電流を交流から直流に変換する第一の変換器を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項４】
さらに、前記電線からの電気的な誘導により前記各電流感知手段に流れる誘導電流の影響を排除するための誘導補正手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項５】
前記誘導補正手段は、前記電線からの電気的な誘導を受ける誘導電流感知手段と、誘導により該誘導電流感知手段に生じる誘導電流を交流から直流に変換する第二の変換器と、前記電流感知手段に流れる誘導電流を相殺するために前記第二の変換器から出力された誘導電流の大きさを調整する調整器とを有することを特徴とする請求項４に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【請求項６】
前記支持構造体は、接地された鉄塔、鉄構あるいは電柱であることを特徴とする請求項1ないし請求項５のいずれか１項に記載の碍子漏洩電流測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２６６７０９（Ｐ２００６−２６６７０９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８１３４５（Ｐ２００５−８１３４５）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（５９２１９０５４５）テクノ・サクセス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（５９２１９０５４５）テクノ・サクセス株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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